Warum 3+2-Bearbeitung auf 5-Achs-Maschinen Genauigkeit und Effizienz steigert

Von einfacheren, schnelleren Rüstungen bis zu engeren Toleranzen und besseren Steuerungsoptionen – die Durchführung von 3+2-Bearbeitung auf einem 5-Achs-System kann dazu beitragen, einige der präzisesten und effizientesten Teilefertigungen in der heutigen Fertigung zu gewährleisten.

Es gibt viele Gründe für 3+2-Bearbeitung auf einer 5-Achs-Maschine. Vielleicht endete der Großauftrag für medizinische Implantate, den Ihre Werkstatt zum Kauf eines 5-Achs-Bearbeitungszentrums nutzte, und Sie suchen neue Arbeit. Vielleicht haben Sie Schwierigkeiten, Echtlage-Anforderungen zwischen zwei Teilelementen zu erfüllen, die derzeit in separaten Operationen bearbeitet werden. Oder Sie sind es leid, dass alle Teile auf Ihren 3-Achs-Bearbeitungszentren auf Fertigstellung warten. Was auch immer die Situation ist – die Nutzung Ihrer 5-Achs-Maschine für 3+2-Arbeit könnte die beste Entscheidung sein, die Sie je getroffen haben. Hier ist der Grund.

Vorteile der 3+2-Bearbeitung zusammenzählen

Brauchen Sie Überzeugung? Lassen Sie uns Rüstung, Toleranz, Spanabfuhr und Flexibilität betrachten, die mit 3+2-Bearbeitung auf einer 5-Achs-Maschine erreicht werden können.

Angenommen, Ihre Teile sind orthogonal und benötigen Bearbeitung auf allen sechs Seiten, was für die meisten gefrästen Teile üblich ist, eliminiert eine 5-Achs-Maschine zwei Drittel der Rüstungen und Teilehandhabung. Weniger Operationen bedeuten weniger Vorrichtungen, reduzierte WIP und weniger Chance, dass ein Teil auf dem Weg in den Schrottcontainer landet. Es bedeutet auch weniger Überproduktion in Erwartung verlorener Teile während des Fertigungsprozesses. Statt fünf oder sechs zusätzlicher Teile reicht jetzt nur eines.

Geometrische Toleranzen zwischen Elementen auf verschiedenen Seiten des Werkstücks sind leichter einzuhalten, wenn sie in derselben Operation abgeschlossen werden. Die Möglichkeit, Teile in jedem gewünschten Winkel zu kippen, bedeutet oft, dass Werkzeuge kürzer und damit steifer gemacht werden können, was Werkzeugstandzeit und Teilequalität verbessert und gleichzeitig die Spanabtragsfähigkeiten erhöht. Da es einfach ist, in einer einzigen Operation auf mehrere Seiten des Werkstücks zu drehen, gibt es größere Flexibilität in der Sequenzierung der Bearbeitungsschritte. Entgraten sich schneidender Elemente ist ebenfalls viel einfacher.

Ein 3+2-„Positioniermodus“ auf einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum ist nicht auf 90-Grad-Bewegungen beschränkt. Die schrägen Bohrungen in den Hydraulikverteilern, an denen Sie gearbeitet haben, können jetzt ohne zusätzliche Rüstung oder Vorrichtung fertiggestellt werden. Dasselbe gilt für den Gewindeansatz am F-16-Ventilkörper, der in einem ungünstigen Winkel von 27 Grad sitzt, oder die konischen und unterschnittenen Seiten der Form, die Sie gerade kalkuliert haben. Diese Elemente lassen sich leicht auf einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum produzieren, auch wenn Sie es nie für „echte“ 5-Achs-Arbeit nutzen.

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3+2-Bearbeitung: Für Genauigkeit ausgelegt

Trotz der klaren Vorteile zögern manche Werkstätten, eine 3+2-Bearbeitungsstrategie auf einem 5-Achs-Simultanwerkzeugmaschine zu verfolgen. Es könnte als Overkill angesehen werden, beispielsweise eine der leistungsfähigsten und technologisch fortschrittlichsten Maschinen im Shop auf diese Weise zu nutzen, besonders im Vergleich zum Einbau eines Schwenk-Drehtisches auf einem 3-Achs-Vertikalbearbeitungszentrum.

Doch 5-Achs-Bearbeitungszentren bieten Steuerungsfunktionen, die an ihren 3-Achs-Verwandten, mit oder ohne Drehtisch, nicht zu finden sind. Volumetrische Genauigkeit wird durch „Auto-Tuning“-Fähigkeiten sichergestellt, die kinematische Ungenauigkeiten automatisch kompensieren und anpassen. Werkzeugmittelpunktsteuerung und Werkzeugvektoreingabe vereinfachen die Programmierung, und dynamische Werkstücknullpunkte vereinfachen Rüstungen. Mit ihren fortschrittlichen Steuerungen sind Fünf-Achs-Maschinen schlichtweg besser bei der Mehrseitenbearbeitung, ob im Simultanmodus oder nicht.

Cool, aber was jetzt? Was ist mit der Spannvorrichtung und den Werkzeughaltern? Muss ein Shop noch mehr in Werkzeugtechnik investieren, sobald die Entscheidung für 3+2 gefallen ist? Die gute Nachricht: – sofern der Spindelkegel derselbe ist – können alle Werkzeughalter, die aktuell an Ihrem 3-Achs-VMC sind, auf einer 5-Achs-Maschine verwendet werden. Ebenso die Spannzangen, Vorrichtungen und Futter, obwohl einige Vorbehalte bestehen.

Werkzeugzeit: Was Sie für 3+2-Bearbeitung brauchen

Beginnen wir mit den Werkzeughaltern. Jeder, der eine neue Werkzeugmaschine kauft, egal welche, sollte die Gelegenheit nutzen, ihr Potenzial mit hochwertiger Werkzeugtechnik zu maximieren. Wenn ein HSK- oder ähnliches Dual-Kontakt-Spindelinterface verfügbar ist, dann holen Sie es sich. Die höhere Geschwindigkeit und Genauigkeit einer modernen Schnittstelle mehr als wettmacht die zusätzlichen Werkzeugkosten.

Tiefer einsteigen. Lesen Sie „Lektionen im High-Performance-Machining: Vergessen Sie die Werkzeughalter nicht.“

Auch könnte dies der perfekte Zeitpunkt sein, die Seitenklemm- und Spannzangenfutter, die Sie genutzt haben, durch Schrumpf- oder Hydraulikfutter zu ersetzen, um mit den Fähigkeiten Ihrer Maschine Schritt zu halten.

Bei der Spannvorrichtung wurde das Leben gerade viel einfacher. Eine breite Palette von 5-Achs-Spannzangen ist verfügbar, die meisten greifen die unteren 1/8 Zoll oder so des Werkstücks und heben das Teil hoch genug, um vollen Zugriff auf alle Seiten zu bieten. Wenn das Teil fertig ist, schneiden Sie einfach das Opfermaterial ab und bearbeiten, was auf der Unterseite des Teils verbleibt.

Während Sie dabei sind, warum nicht Ihre neuen 5-Achs-Spannzangen mit einem Nullpunkt- oder vergleichbarem Schnellwechselsystem ausstatten? Im Gegensatz zu einem 3-Achs-VMC, wo der gesamte Tisch mit Teilen gefüllt werden kann, bedeutet 3+2-Bearbeitung generell ein Werkstück auf einmal. Ein Nullpunktsystem erleichtert das schnelle Ein- und Ausbringen von Teilen in die Maschine und reduziert auch die Rüstzeiten.

Wie nutzen Sie 3+2-Bearbeitung zum Vorteil Ihrer Werkstatt? Nutzen Sie sie auf einer 5-Achs-Maschine? Teilen Sie Ihre Tricks und Tipps.